EAST工程调试第一次降温通电试验技术诊断实验报告

1、EAST项目调试的首次冷却通电试验技术诊断实验报告2006年3月20日一、实验目的EAST设备组装完成后，工程指挥部及时做出决定，调试EAST项目，并进行冷却和通电测试。目的是检查项目的安装质量，检查各个项目和部件的设计，为最终完成装置和等离子体放电实验打下基础。技术诊断项目组还应借此机会检查传感器(组件)和潜在引线的安装质量，检查各种技术诊断设计的正确性，及时发现问题并尽快解决。二。技术诊断的内容技术诊断负责设备主要部件的温度测量和数据采集，监控超导磁体的失超信号，为操作人员了解设备运行状态提供必要的信息。超导托卡马克是在深低温下运行的大型装置。当从室温(300K)运行到液氦温度(3.84.

2、5K)时，必须严格控制设备的冷却速度和各部件之间的温差，防止因热应力过大而造成设备绝缘或损坏。托卡马克是一个具有大储能和高应力水平的大型超导磁体系统。如果失超后不及时采取保护措施，磁体可能因局部过热而损坏，绝缘击穿可能是由高压引起的。托卡马克纵向场系统的运行电流很大，要激励到运行电流值需要很长时间。如果是非失超误操作保护，那将浪费时间和金钱。因此，超导磁体失超的准确检测和及时保护非常重要。技术诊断的目的是及时准确地判断设备的运行状态，并在诊断出重要故障状态时尽快指出，以便采取措施或紧急退出实验，从而实现设备的正常安全运行。本实验的技术诊断包括以下内容：(1)主要部件的温度测量；(2)超导磁体失

3、超信号的检测；(3)测量超导线圈的接头电阻；(4)器件结构的应力应变测量；(5)TF线圈电流测量；(6)系统状态警报。技术诊断的对象是：(1)超导纵场线圈和线圈箱；(2)超导极场线圈；(3)装置内外的冷屏；(4)真空室(外表面和部分颈管)；(5)电流引线(八对电流引线CS1CS6、PF(7 9)、PF(8 10)和五对电流引线TF、PF11PF14)。三。实验方法的细节(a)温度测量1.液氦温度测量硬件包括：微安恒流源、小信号放大器和采集卡设计理念：选用CX CERNOX-1050 aa作为液氦温度计。利用四线法原理，恒流源为温度计提供10A的工作电流，获得温度计的原始电压信号，室温下约为0.

4、6毫伏，液氦温度下约为40-50毫伏。它被放大器放大100倍，进入计算机采集，16位采集卡。温度计引线是设备内部的无屏蔽聚四氟乙烯绝缘双绞线，设备外部的32芯(16对双绞线)屏蔽电缆，以及副控制室的双芯屏蔽双绞线。温度计的安装过程：(1)在冷却管上，用银铜焊接将铜底座焊接在冷却管表面，在温度计插座上涂上真空润滑脂，加入AL2O3粉末，在温度计孔后安装一个塞子(带孔螺钉)，防止温度计从孔中退出，将引线与缠绕有漆包线的散热器连接，用环氧胶固定散热器的紧固螺钉，然后用铝箔包裹温度计，防止热辐射。(2)在线圈盒上，将铜底座焊接在不锈钢盒的表面上，在温度计插座上涂上真空油脂，加入AL2O3粉末，并在温度

5、计孔后面安装一个塞子(带孔螺钉)，以防止温度计从孔中退出。导线与缠绕有漆包线的散热器连接，用环氧胶固定散热器的紧固螺钉，并用不锈钢箔覆盖温度计以防1.一根冷却管总是在里面，一根冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.每个线圈箱三个，安装在线圈箱内圈的上、中、下位置；4.7KTF线圈541.一根冷却管用于总入口，一根用于备用入口；2.四个出口管各一个；3.每个盘管一个入口管；4.每个盘管有一个出口管道和一个备用管道大部分在：4.5K之间；有四个线圈出口：5.3K测量对象安装的温度计总数(包括备用)安装位置工程调试达到的温度中央线圈(CS1CS6)131.一根冷却管总是在里面，一根

6、冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.三个入口支管；4.6个出口支管；大部分在：5.0K之间；个人：5.5KPF7/8线圈7.1.一根冷却管总是在里面，一根冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.一个入口支管；4.2个出口支管；4.8 5.0KPF9/10线圈8.1.一根冷却管总是在里面，一根冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.三个入口支管；4.一个出口支管；5.0KPF11/12线圈7.1.一根冷却管总是在里面，一根冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.一个入口支管；4.2个出口支管；4.75KPF13/14线圈8.1.

7、一根冷却管总是在里面，一根冷却管总是在外面；2.总入口和出口冷却管各一个备用；3.两个入口支管；4.2个出口支管；4.55.0K八对电流引线36.1.氦分配容器的两个外表面；2.两个在总线管道上；3.每个电流引线铜柱一个；4.每个电流引线铜柱一个备份；6.07.8K五对电流引线20 CERNOX八个碳电阻器1.氦分配容器的两个外表面；2.六个在总线管道上；3.每个电流引线铜柱一个；4.每个电流引线铜柱一个备份；6.27.2K磁铁支架11.1.TF线圈箱由四个环氧树脂圆筒支撑；2.七个客户服务支持结构环氧树脂气缸支架 110KCS支撑结构6-11K；注： (1)三个TF线圈箱上的温度计在装配过程

8、中损坏，两个在运行过程中损坏；2.液氮温度区的温度测量硬件包括：毫安恒流源、液氮缓冲放大器和采集卡设计理念：液氮温度测量选用PT100型铂电阻温度计。基于四线测量原理，恒流源为温度计提供1mA的工作电流，温度计的原始电压信号为：室温 110毫伏；当液氮温度为21mV时，经放大器放大10倍，进入计算机采集，计算机为16位采集卡。温度计引线是设备内部的无屏蔽聚四氟乙烯绝缘双绞线，设备外部的32芯(16对双绞线)屏蔽电缆，以及副控制室的双芯屏蔽双绞线。温度计的安装工艺：温度计的铜底座配有不锈钢底板(铜底座和底板用银钎焊)。安装在冷却管和冷屏上时，采用氩弧焊(不锈钢底板焊接在部件表面)，温度计插座上涂

9、真空润滑脂加入AL2O3粉末，温度计无散热片。由于安装间隙，内屏上的温度计没有辐射屏蔽，外屏和冷却管上的温度计由不锈钢片保护免受热辐射。表2安装在冷屏上的温度计数量和工程调试达到的温度：零件名称安装的温度计总数(包括备用)安装位置工程调试达到的温度内部冷却屏731.25面屏风墙；2.16个上颈管；3.十六根水平颈管；4.16个下颈管；8096K外部冷屏421.16个外部屏幕底盘；2.16根中间管；3.十大封面1.底盘：90103K2.中管：98160K3.顶盖：125153K冷却管141.入口管道和备用管道10；2.4个出口管道和备用管道；7989K真空室外壁10210265K电流引线冷屏18

10、1.八对电流引线，10；2.八对电流引线；1.八对：77 81K；2.五对：8081K(b)在冷却过程中监测超导线圈的电阻变化超导线圈的正常电阻由CICC导体中的铜基体决定。随着温度的降低，铜的电阻率降低，超导线圈的电阻降低，当温度降至20K时，铜的电阻率保持不变，超导线圈的电阻保持不变。直到温度降至9.3K，超导线圈入口端的一些导体进入无阻碍超导状态，线圈电阻以快速变化的速度下降，并随温度继续下降，直到所有CICC导体进入无阻碍超导状态。该过程的持续时间取决于线圈的冷却条件。通过监测超导线圈电阻变化的全过程，可以了解不同冷却支路中线圈的冷却速度以及不同冷却支路中流体分布的均匀性，以便及时调整

11、。从捕获线圈的超导转变时间可以获得许多其他信息。表3给出了室温和低温下每个超导线圈的电阻值表3线圈电阻测量记录冷却初期的线圈电阻不是用计算机采集的，而是用KEITHLY数字电压表测量的。由于磁体对地的绝缘水平需要在设备冷却过程中进行测试，考虑到线圈电阻测量线的耐受电压水平不够，为了保护计算机免受高压冲击，测量线从20号移至24号，未获得测量结果。测量电流：0.5A序列号卷电阻(m)2006-2-18(室温)电阻(m)2006-2-19(冷却)电阻(m)2006-2-202006-2-24电阻(m)2006-2-2515:00电阻(m)2006-2-2621:401TF1137.86134.23

12、/88.6072.142TF2138.86135.50/91.6076.563TF3138.48135.00/90.074.004TF4137.30133.83/90.074.205TF5138.26134.80/91.075.126TF6138.10134.80/90.2074.267TF7137.46134.21/90.4075.588TF8137.94134.80/91.6076.749TF9139.80136.07/92.076.6010TF10137.76134.31/90.8076.0011TF11135.96132.70/90.8076.3212TF12137.24133.87/

13、90.4076.0613TF13137.66134.29/90.4076.6614TF14137.26134.21/91.4075.8615TF15137.80134.09/90.2075.5216TF16137.66134.29/91.4076.6617CS165.4664.1/42.8035.2618CS265.1863.3/42.034.9419CS366.1664.72/43.2035.7820CS466.5063.78/42.6035.3021CS565.8264.62/43.8036.3822CS666.0863.36/42.2035.1223PF736.0235.26/24.80

14、20.4624PF835.3034.70/24.020.3825PF9172.23168.60/118.099.1026PF10171.52168.60/118.099.9627PF11156.24151.20/106.091.1628PF12156.50152.86/108.091.8829PF1394.3490.08/60.6050.2830PF1492.7089.28/60.050.10表4线圈电阻测量记录由于磁体对地的绝缘水平需要在设备冷却过程中进行测试，考虑到线圈电阻测量线的耐受电压水平不够，为了保护计算机免受高压冲击，线圈电阻在冷却的早期没有被计算机采集，而是用KEITHLY数字电

15、压表进行测量。电流：0.5A序列号卷电阻(m)2006-2-2721:10电阻(m)2006-2-287:10电阻(m)2006-3-17:20电阻(m)2006-3-27:00电阻(m)2006-3-37:301TF140.936.223.010.51.352TF244.840.427.917.85.043TF343.238.625.614.12.774TF443.238.826.215.13.0205TF543.53926.014.92.8966TF643.138.425.314.02.4477TF74439.527.218.16.2078TF844.539.927.619.27.2949TF94540.527.716.94.29110TF1